同步器錐孔跳動誤差的分析與補償

法士特汽車傳動工程研究院 張 濤 劉亞軍

同步器錐孔跳動誤差的分析與補償

法士特汽車傳動工程研究院 張 濤 劉亞軍

同步器錐孔的跳動公差主要影響變速箱掛檔時的平順性，在實際的生產加工中，由于零件結構的原因，錐孔的跳動通常無法測量或測量誤差過大，導致現場加工缺乏科學的指導。由于錐孔和直孔長度較短，本文，筆者將零件的跳動公差轉化為同心度公差，以此來控制跳動誤差，即將同心度表示為直角坐標形式，分別給每個坐標乘以“黃金因子”，得到坐標補償量，實現對機床走刀坐標的補償，從而達到提高零件錐孔跳動要求的目的。

一、同心度與斜向跳動的關系分析

已知刀具中心線偏離孔的中心線的距離為e，錐面母線與端面的夾角為θ，根據GB/T 1182–1996中對斜向圓跳動公差和同軸度的定義，錐面跳動應在垂直于錐面的方向測量，距端面距離為s處的錐面跳動和同心度的關系如圖1所示。

由圖1可知，同心度Co＝2e，倒角錐面相對于底孔的跳動誤差Fr＝2e sinθ。則

該同步器零件的錐面母線與端面的夾角θ＝22 °，圖紙要求錐面跳動誤差為0.127 mm，轉換為同心度，有

Co＝Fr/ sinθ＝0.127 / sin22 °＝0.339 mm。

因此，若該產品錐面同心度小于0.339 mm，即可認為錐面的跳動滿足圖紙要求。

二、試驗方法

1.可行性驗證。以同步器生產線上加工4300924零件的4臺加工中心作為試驗對象，首先在每臺機床的給定工位上連續加工5個零件，并給每個工件上的孔做好編號標記，然后利用ZEISS三坐標測量儀測量孔的同心度以及孔中心的直角坐標誤差值，測量坐標系定義為yi（i＝1，2，3）軸正方向指向工件幾何中心，xi（i＝1，2，3）軸垂直于yi（i＝1，2，3）軸，正方向指向右端。同步器（4300924）導向孔的尺寸及測量坐標系定義如圖2所示。

結合圖2的坐標定義關系，對連續加工的5個零件進行測量，測量結果見表1。

表1 坐標補償前3孔位置偏差的5次測量結果

由表1數據可知，1號孔（H1）的同心度的平均值為0.397，3號孔（H3）的同心度的平均值為0.369，均超過了產品設計圖紙的要求；但在重復測量n（ n≥5）次的前提下，對于同一個孔，其偏差的xi（i＝1，2，3）坐標值的標準偏差為0.065，yi（i＝1，2，3）坐標值的標準偏差為0.022，標準差值均較小。這充分說明該孔偏差的重復性較好，受外界環境的影響較小，其同心度平均值較大的問題可以通過對數控機床的走刀坐標進行補償的方法解決。

2.補償量計算。3孔（H1，H2，H3）的直角坐標補償量可依據圖2得到。具體如下。

對于H1孔，由于x1與與的坐標方向均相同，故其補償量計算公式為

同理，對于H2孔，其補償量計算公式為

對于H2孔，其補償量計算公式為

式（2）、（3）、（4）中，ζ為黃金因子，ζ＝0.854；θ為錐面母線與端面的夾角，θ＝arctan（l2/l2）。

3.試驗結果。結合表1中孔H1和H3的Δx、Δy的平均值，利用上述計算公式分別計算出這2個孔的坐標補償量，并修正數控程序中的走刀坐標值，重新進行試驗，測量結果見表2。

表2 坐標補償后三孔位置偏差的5次測量結果

由表2可知，1號孔（H1）的同心度的平均值為0.194，3號孔（H3）的同心度的平均值為0.239，均符合零件圖紙的要求，1號孔（H1）的同心度的標準偏差為0.063、2號孔（H2）的同心度的標準偏差為0.035，坐標補償的重復性較好，補償結果穩定。

三、結論

本文，筆者以同步器零件作為試驗對象，通過分析同步器錐孔同心度與斜向跳動公差的關系，得出加工誤差的轉換與補償方法，實現了錐孔跳動的誤差補償，解決了測量斜向跳動公差的難題，對于實際問題具有一定的指導作用。